купец

Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов

В последние годы получило новое развитие направление пьезоэлектрического приборостроения, связанное с созданием пьезоэлектрических преобразователей для генерации электрической энергии за счет использования механической энергии деформации, перемещения конструкций и движения транспортных средств и человека.

Внедрение новой технологии изготовления пленочных пьезоэлектрических элементов с толщиной от 5 до 100 мкм и реализация технологии их автоматической сборки в многослойные конструкции позволяют изготовить пьезоэлектрические генераторы с оптимальными параметрами, обеспечивающими согласование их импеданса с импедансом нагрузки и выходными напряжениями от 2–10 до 240–300 В [14]. Конструкция пьезогенератора определяется конструкцией пьезоэлемента.

Пьезоэлементы, в которых направление поляризации совпадает с направлением механического усилия, используются при создании мощных пьезоэлектрических генераторов на напряжения 100–300 В. Пьезоэлементы изгибного типа (биморфы), в которых направление поляризации перпендикулярно направлению деформации при вибрации, используются при создании мини-пьезоэлектрических генераторов на напряжения 2–10 В.

Как правило, мощные пьезоэлектрические пьезогенераторы являются преобразователями механической энергии (с давлением не менее 1–2 кН) в электрическую при циклическом нагружении, при этом переменное напряжение преобразуется с помощью мостовых выпрямителей в постоянное. Поскольку пьезопреобразователь работает в течение продолжительного времени с относительно малой электрической энергией, производимой за один цикл, как правило, используется система накопления и хранения энергии (рис. 1). Для стабилизации выходного напряжения пьезогенератора на заданном уровне используется система с обратной связью, специальный контроллер. Контроллер также обеспечивает согласование импеданса пьезогенератора с выходным импедансом потребителя энергии.

Блок-схема модуля питания
Рис. 1. Блок-схема модуля питания

В работах [14] показана принципиальная возможность создания двух вариантов конструкции пьезоэлектрических генераторов в основном как источника зарядки аккумуляторных батарей на напряжение 2–10 В.

В последние годы начаты работы по созданию на основе многослойных монолитных конструкций пьезоэлементов мощных источников питания.

В работе [5] были проведены исследования и определены предельные параметры многослойных пьезоэлектрических генераторов на основе многослойных пьезоэлементов с габаритами 6×6×2,7 мм (количество слоев 50, толщина слоя 50 мкм). Основные конструктивные и электрические их параметры приведены в работах [6, 7]. Целью исследования являлась разработка макетного образца автономного пьезоэлектрического источника питания на основе преобразования механической энергии движения поезда (количество вагонов 10) в постоянное напряжение для подзарядки устройств питания радиомодуля, обеспечивающего его непрерывную работу в течение двух часов, выходное напряжение 3–5 В, максимально развиваемое усилие 5×107 Н/м2, цикличность движения — один состав в час со средней скоростью 20 км/ч.

Было разработано два варианта конструкции макетных образцов многослойных пьезогенераторов:


  • первый — из 13 многослойных элементов, соединенных механически последовательно, а электрически параллельно;

  • второй — из одного слоя многослойных элементов, расположенных попарно на ситалловых подложках 48×48×0,5 мм и соединенных электрически параллельно (сверху слой закрыт такой же ситалловой подложкой, в слое шесть линеек по шесть элементов).

Были проведены исследования электрофизических параметров пьезогенераторов на устройствах, позволяющих воспроизводить циклические нагружения пьезогенераторов, аналогичные воздействию движущегося поезда на рельсы.

Следует отметить, что проведенный расчет деформации рельсов от давления основного вагона поезда массой 60 т показал, что их величина менее 0,001 мкм, и при расчете преобразования механической энергии в электрическую этот параметр можно не учитывать.

Исследования проводились в электрической схеме включения (рис. 2).

Принципиальная электрическая схема источника питания

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема источника питания

Диод VD1 в этой схеме предотвращает утечки заряда обратно к пьезогенератору (ПГ), когда давление снижается. Диод VD2 обеспечивает разряд обратного напряжения, которое возникает на пьезогенераторе, когда давление спадает до нуля после переклички с генерированной энергией в накопителе (в данном случае в качестве накопителя использована емкость Сн = 40 мкФ, Rн = 2×107 Н/м2). Время одного цикла нагружения и сброса нагрузки не более 1 мин., общее количество циклов не менее 120.

Collapse )

Другие возможные применения генератора для извлечения энергии касаются бытовых электронных изделий, таких как мобильные телефоны, mp3-проигрыватели, цифровые камеры, которые могут получать энергию от движения человека.

В таблице 6 приведены данные ожидаемого уровня электрической энергии от движения человеческого тела за счет преобразования механической энергии в электрическую.

Таблица 6. Данные ожидаемого уровня электрической энергии от движения человеческого тела

Активное действие Генерируемая механическая энергия Электрическая энергия Электрическая энергия, затрачиваемая на движение
Дыхание 0,83 Вт 0,091–0,42 Вт 0,5–2,5 Дж
Движения верхних конечностей 3 Вт 0,33–1,5 Вт 1,5–6,7 Дж
Движение пальцев 6,9–19 мВт 0,76–2,1 мВт 143–266 мкДж
Ходьба 67 Вт 5 Вт 8,3–14 Дж


Как видно из приведенной таблицы, наибольшие значения электрической энергии связаны с ходьбой. Из сравнения генерируемой и потребляемой энергии понятно, что источники питания, связанные с ходьбой или дыханием, могут быть использованы в любом носимом приборе. Пьезоэлектрические генераторы, основанные на движении верхних конечностей, в перспективе в состоянии обеспечивать питание GSM- и Bluetooth-устройств с низким энергопотреблением.

Некоторые примеры пьезоэлектрических генераторов, связанных с движением человека

В Массачусетском технологическом институте был проведен эксперимент с размещением пьезоэлектрических элементов под стандартной съемной стелькой спортивной обуви [1819]. Энергия от давления пятки извлекается посредством расплющивания двух элементов, изготовленных из двух униморфов Thunder PZT/пружинная сталь, а энергия от сжатия/разжатия пальцев ног — посредством изгиба биморфной пластины, изготовленной из 16 пьезоэлектрических слоев. Ввиду ограниченной эффективности электромеханического преобразования среднее значение извлекаемой энергии оказалось небольшим (8,3 мВт на пятке и 1,3 мВт на пальцах во время ходьбы в среднем темпе). Тем не менее этого достаточно для транспорта 12-разрядного ID-кода в локальную сеть с помощью портативного передатчика.

Перспективные исследования и разработки проводит фирма Kyocera (Япония) в области создания альтернативного источника энергии — пьезогенератора для заряда встроенного аккумулятора перспективного мобильного телефона Eos при движении человека [20].

Фирма Nissan Electric (Япония) разработала и выпускает [21] модуль питания на основе пьезобиморфа, который вырабатывает энергию при ходьбе человека (мощность ≥20 мВт).

Фирма EnOcean сообщает о разработке безбатарейного радиовыключателя освещения [22].

В [23] приведены результаты исследований мини-пьезогенератора для питания имплантируемого протеза TKR при давлении с мощностью до 225 мкВт (мощность потребления системы питания микроконтроллера протеза TKP PIC161E872 — 50 мкВт).

В [2425] приведены результаты исследований пьезогенератора, имплантируемого в протез колена человека для стимуляции роста костной ткани (мощность до 250 мкВт).

В Англии фирма Facility Architects совместно со Scott Wilson Group реализует проект Pacesetters по преобразованию механической энергии движения пассажиров на вокзале Виктория (за 60 мин. проходит 34 тыс человек) в источник электрической энергии. Авторы проекта полагают, что система может получить от каждого проходящего человека 3–4 Вт. Аналогичной разработкой занимаются специалисты японской железнодорожной компании JR-East совместно с учеными университета Keio. Созданная ими система может использоваться для подсчета пассажиров и одновременно для генерации электричества от прохождения людей через турникет. Эксперимент показал, что на вокзале в Сибуя в течение 6 часов работы система вырабатывает 1 Вт/ч.

Английская компания Pavegen Systems разработала пьезогенератор Pavegen, который преобразует энергию от давления шагов человека в электрическую (при деформации на 5 мм получается 2,1 Вт). Плата-генератор изготовлена из нержавеющей стали, покрытой резиной. Внешний корпус изготовлен из литого алюминия. Получаемая энергия накапливается в литьевых полимерных аккумуляторных батареях и может быть использована для питания осветительных приборов. Пять таких генераторов, установленных на оживленном участке тротуара, могут снабдить энергией освещения автобусную остановку на всю ночь. По подсчетам экономистов, срок окупаемости этого устройства — около года, в то время как заявленный ресурс составляет пять лет или 20 млн шагов.

Гриценко Анатолий, Никифоров Виктор, Щёголева Татьяна


Литература (в источнике):
Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов

купец

Радиогидроакустический буй длительного дежурства. Предложение по военно-морской разведке.

Недавно мелькала новость об Ил-38, что сподвигло меня прочитать немного истории его разработки. Занимательная история рождения в инженерно-бюрократических муках. Но речь ниже пойдет о его средствах, а именно о радиогидроакустических буях.

Актуальные образцы

Collapse )

Применение
Система линейно-соточного расположения приемников-буев. Активно-пассивная радиогидролокация.

Что представляют собой такие системы? Группа заранее размещенных в море излучателей (установленных либо на дне, либо на заданной глубине или же буксируемых) посылает по заданной программе в установленных частотных диапазонах и интервалах времени акустические сигналы. Эти сигналы принимает целая сеть также заранее развернутых специальных антенн (они могут быть размещены на подводных лодках, надводных кораблях, системах сбрасываемых радиогидроакустических буев, антенных решетках, размещенных на дне, и т. д.).

Эта группа работает как одно гигантское гидролокационное устройство, позволяющее в кратчайший срок по эхосигналам получить координаты зашедшей в зону ответственности системы цели.

Собственно описанное предложение вносит лишь функцию стационарности, ремонтопригодности применяемых устройств без их потери.

PS
Кажется в одном я немного опоздал - Уральский морской буй прошел первое тестирование во Владивостоке. В 2014 г Алексей Елесеев на 100 Вт волновой генератор сделал, пока пустой.

Материалы по теме:
avsem - Выставка авиации Тихоокеанского флота
В Австралии разработаны буи, превращающие энергию волн в электричество
Карманный ветряк будет питать беспроводные датчики
Норвежцы планируют построить плавающие ветровые электростанции
Бистатическая радиолокация земной поверхности с помощью спутников.pdf
Найти невидимку: Системы обнаружения субмарин
Spin Cell — новое слово в солнечной энергии. Как сделать солнечные панели эффективнее?
Введение в беспроводную технологию ZIGBEE стандарта 802.15.4.pdf
Радиосети для сбора данных от сенсоров, мониторинга и управления на основе стандарта IEEE 802.15.4.pdf
Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов
купец

Концепция телеуправляемой бронетехники. О ближайшем будущем танкостроения.

Всё новое - хорошо забытое старое. Первые телетанки появились в 1929 году в передовом СССР. Основной причиной отказа от телеуправления тогда оказалось маневренность и скорость боя, но технические средства совершенствуются и сегодня позволяют устранить данный недостаток.
Бои в городах, застройках сильно отличаются от танковых сражений Великой Отечественной. Описываемая ниже концепция может быть реализована уже сегодня, а на самом деле "позовчера".

О России и судьбах сегодня:
На данном ролике представлен образец Т-72Б переделанный в телеуправляемый танк.


Основные тактико-технические характеристики РТК “Алиса”

• Дальность дистанционного управления - До 2км (для полигона с большими дальностями и не заморачиваются)
• Скорость движения в режиме автоматического управления:
- по шоссе - До 20 км/ч
- по пересеченной местности - До 10 км/ч
• Размеры сектора поиска и поражения целей:
- по азимуту и углу места, град - ±12, ±6
- по дальности, м - До 3000
• Тип обслуживаемых целей - Объекты бронетанковой военной техники
• Максимальное число обслуживаемых целей - 4–6
• Время обзора сектора - До 10 c

Еще о подобном, но комичном:


Критика нецелесообразности технических решений
• В обоих случаях возможно ведение огня по источнику радиоизлучения после пеленгации (артиллерия), либо в активном режиме (ракеты).
• Простота подавления системы управления комплексами РЭБ.
• Выносные видеокамеры - являются дорогим элементом системы информирования и могут быть легко повреждены или сбиты.
• Керамическая бронезащита является одноразовым средством защиты.

Требования к телеуправляемой бронетехнике и систем управления
• Противодействие системам РЭБ.
Использование защищенного радиоканала узконаправленных антенн. Взаимодействие при этом происходит с помощью выносных антенн-ретрансляторов со стороны Подвижного Пункта Дистационного Управления (ППДУ). Это могут быть стационарно воткнутые антенны на возвышенностях (или заброшенные на дерево), либо отдельный необитаемый транспорт или небольшой прицеп с лебедкой и горными креплениями. Они являются основным источником радиоизлучения в штатном режиме и находятся в прямой видимости (радиоволн) с танком. То есть данный ретранслятор выступает "зеркалом" для связи между танком и ППДУ.
Связь ППДУ с ретранслятором может осуществляться двумя способами: узконаправленной антенной, также как между танком и ретранслятором, так и с помощью проводной связи насколько позволяет длина провода.
Данная схема радиосвязи между танком и ППДУ нужна для того чтобы затруднить местонахождение пункта управления танком и подвергнуть его угрозе обстрела. ППДУ в этом случае может окапываться или находиться в движении (с учетом рельефа и помех радиосвязи с ретранслятором).
Диаграмма направленности антенны имеет приблизительно такой вид в обеих плоскостях:
Не исключается более высокочастотная (лазерная) с дублирующим каналом низкочастотной (СВ, КВ)  связи.

Приёмо-передающие узконаправленные антенны ППДУ-ретранслятора-танка оснащены электроприводами, осуществляющими самонаведение по мощности радиосигнала, если произошла потеря связи, либо неисправность, то включается резервный канал дальней связи и корректировка, после потери связи необходимо сменить позицию дабы не попасть под угрозу обстрела.

• Меньшие габариты в сравнении с обитаемой бронетехникой.
Крайне важный момент. Массо-габаритные характеристики данной техники могут быть меньше, с учетом сохранения проходимости, скорости, вооруженности, запаса боекомплекта. Требования бронестойкости могут быть снижены до уровня угрозы потери гусеничного хода.
Возможно, разумеется, и переделка старого танкового парка, но он будет более уязвим в таком случае.

• Серийность
Серийный выпуск является фактором низкой стоимости.

• Унификация
Траки, катки, механизмы, снаряды, заряды, патроны, гранаты (легкая и средняя бронетехника) используются те же, что и на обитаемой технике. Взаимозаменяемость узлов управления и универсальность электроники.

• Ремонтопригодность
Бронезащита должна соответствовать удовлетворительному уровню ремонтопригодности после поражения техники. При поражении телетанка эвакуацию под прикрытием других телетанков производит БРЭМ.
Возможность демонтажа важных (дорогих) узлов из техники на месте поломки перед ее самоуничтожением, если эвакуация невозможна.

Важные замечания:
Видится целесообразным использовать один пункт управления  (ППДУ) для двух танков (потребуется звукоизоляция салона операторской), находящихся на поле боя с двумя разнесенными ретрансляторами, это дополнительно увеличивает качество основного канала связи и надежность при повреждении одного из ретрансляторов, если его обнаружили.

Способность перехвата управления конкретным телетанком другими операторами с соответствующей верификацией - данное обстоятельство позволяет защищать очень широкий фронт танковым подразделениям.

Возможность ретрансляции связи через узконаправленные антенны к военным спутникам (при потере связи или геолокации). Сюда же стоит добавить параллельную возможность, где ретранслятором выступает БЛА или ДРЛО(А-50ЭИ) к основному пункту управления, либо дальнему оперативному штабу. То есть выходит три канала передачи информации, которые могут дублировать функции при потери связи.

Требуется ориентировочная карта качества основного канала связи на местности для оператора-водителя телетанка. Математическое моделирование производит программа после пеленгации местоположения ретранслятора. Она представляет из себя нанесененный цветовой градиент со шкалой дБ и ориентирами на местности.

Желателено достаточное количество наблюдателей (или других средств разведки) из числа участников боя для корректировки огня, превентивного поиска целей, оценки угроз.

Видится необходимым введением в радиосвязь автоматизированной(полуавтоматизированной) возможности общения ближайших к телетанку бойцов на передовых позициях с операторами данной техники.

Защищенный управляемый заряд ВВ для инициирования детонации боеукладки телетанка и дистанционного самоуничтожения, если технику невозможно забрать, то данная команда подается с соответствующей многофакторной верификацией, если демонтаж важных узлов невозможен и вероятен захват техники противником.

Дальность связи с помощью ретрансляторов ограничивается лишь необходимым пингом и скоростью боя. Но необходимым всегда остается наличность БРЭМ в составе бронетанкового формирования. То есть присутствие у поля боя операторов может не требоваться при грамотной настройке радиоканала с достаточной пропускной способностью и низким пингом.

Спектр прототипов для телеуправления

БМПТ - имеет мощное вооружение для прикрытия основных телетанков, но требует большее количество операторов.

Преимущества
• Сохранение жизни экипажа (операторов танка) при его уничтожении.
• Труднодоступность ППДУ для его уничтожения любым оружием, вплоть до ТЯО.
• Не требуется лишнее бронирование и разработки узкоспециальных костюмов вроде этого:


Недостатки
• Необходимость ухода с поля боя, либо отход при неисправности системы управления.
• Невозможность возобновить бой сразу, требуется непосредственная помощь.
• Небольшой шанс потери связи при попадании в энергетическую установку. Следует дублировать вспомогательной установкой.

Из первых двух пунктов вытекает необходимость наличия резерва танков для замены прямо в бою.

В перспективе в качестве ретрансляторов могут выступать БЛА длительного дежурства (воздушная сеть из РЛС), либо аэростаты, прикрепленные к земле (подвижной технике) и радиотехническим оборудованием, что позволяет увеличить дальность радиогоризонта.
...

Пока это направление представляется таким образом.

Материалы по теме:
Телетанк — Википедия
Танки телеуправляемые - ТТ, экранированые. Танки
Боевой робот для армии России: на видео и в жизни
Танки-роботы, третье поколение. РТК «Алиса» из МВТУ им. Баумана.
Дистанционно управляемый мобильный робот, видеокамера мобильного робота, звукоприемная система самонаведения мобильного робота, сферическая граната
купец

Безвоздушные колеса

В условиях боевых действий неожиданная остановка транспорта из-за пробитой шины может стоить сидящим в нем солдатам жизней. Самым слабым местом и в без того малобронированном многоцелевом бронетранспортере HMMWV (Humvee), построенном на базе Хаммера и принятом на вооружение ВС США, считаются его колеса.
Подпись на фотокарточке выше: "Rooikat, спроектированный и протестированный для Южной Африки с безвоздушными колесами является компромиссом между возможностью продолжать движение и максимальной скоростью"

Даже специальная система автоподкачки не спасает положения и остановить Хаммер можно как с помощью СВУ (самодельного взрывного устройства), так и просто прострелив ему шины.

На эти цели был потрачен $18-миллионный грант Пентагона на разработку «технологии непневматических шин» (безвоздушных (Non-pneumatic tire — NPT)).

Проект длился два года, стало быть, стартовал в конце 2005-го или начале 2006 года. О мишленовской Tweel к тому времени было уже известно. Так почему же американцы не прибегли к услугам французов? Ведь разработали полиуретановую шину как раз американские инженеры (из соответствующего подразделения французского концерна).

Не исключено, что причина вовсе не в «национальной безопасности», а в надёжности. Создатели Tweel изначально исходили из коммерческих перспектив продукта на массовом рынке и тест-драйвы устраивали на обычных авто.

Схема распределения внутренних напряжений безвоздушного колеса:

Collapse )

Спектр применимости
Разработка заполняет довольно большой спектр рынка, как гражданской техники, так и военной. Она вполне может заменить и вытеснить пневматические покрышки.
В военной сфере от квадроциклов и прицепов до колесной бронетехники, лафетов, шасси (не требуется поддержание давления изнутри при пулевом, осколочном пробитии).

Важные замечания
Для применения в резко-континентальном влажном климате требуется герметизация сот от попадания воды и резкого перепада температур. Если такие меры не предпринимаются на этапе проектирования, то результатом будет быстрый износ из-за кристаллизации воды.
Также следует обратить внимание при герметизации на внутренний термобаланс колеса (теплопроводность материала и армирующих нитей) и равномерность распределения воздушного потока.

Странно, что у нас этим ВПК не интересуется. Опытные образцы были сделаны в ООО "Веском НИЦШП" и Братске к.т.н. Мазуровым В.


Материалы по теме
НЕПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОЛЁСА И ШИНЫ. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Мазур В.В., Мазур М.А.
Полимерные шины повторно изобрели для городской войны
Tweel - Wikipedia, the free encyclopedia
Airless tire - Wikipedia, the free encyclopedia
Что такое “безвоздушные” шины
Гусматик — Википедия — ранний аналог безвоздушной шины. Шины ГК (с губчатой камерой) или эластичной массой при больших скоростях быстро нагреваются, а внутри покрышки начинается выделение газов, что может вызвать самовозгорание шин или даже их разрыв.


купец

Концепция аэромобильных войск. Принцип расположения, взаимодействия. Средства наблюдения. 1/3

Концепция аэромобильных войск. Средства аэромобильности. 2/3
Концепция аэромобильных войск. Средства наземной мобильности и вооружения. 3/3

...

Описываемая ниже концепция реализует на практике известный тактический принцип локальной концентрации войск на небольшом участке для реализации тактического преимущества. Она хорошо подходит для контроля протяженных фронтов, площадей.
Как устроены сегодняшние войска меня заботит и хотелось бы критических аргументов и предложений по данной теме.

Суть концепции состоит в быстрой транспортировке войск (специально вооруженных) посредством транспорта вертикального взлета и посадки с большой скоростью от мест дислокации к месту проведения операции без парашютов. Реализация на новой технической основе принципа Эпаминонда. Важным критерием является время и масса доставки групп на неподготовленную территорию.
Следует отметить сетеобразность (линии) связанных между собой воинских частей, расположенных на равных расстояниях, соответствующей дальности полета.

Линейно-фронтовое расположение аэромобильных частей

Местное расположение частей соответствует логистике снабжения и инфраструктуре населенных пунктов.
Максимальное расстояние между частями принимается равным дальности перелета вертолетов этих частей, с учетом запаса на маневры и аварийные ситуации. Отмечу также, это расстояние зависит от необходимого времени реагирования, которое зависит от скорости транспортной авиации (условно 200 км\ч).
Итого, на всю сухопутную границу России (более 22 тыс.км) минимально выходит около 30 аэромобильных частей (следует увеличить количество частей, либо увеличить их контингент у неспокойных районов).

Collapse )
PS Концепция реализуема и для обороны Приднестровья. Вот зачем нужны вертолетоносцы и "Мистрали", желательно свои. Тонкой линией обозначен боевой радиус Ка-226.
В этом случае корабли, выступая перевалочным\дозаправочным пунктом, позволяют выстроить гибкий "аэромост" для переброски относительно большого количества техники и людей.
Несостоявшийся ДВКД "Владивосток":
Но для безопасной реализации мероприятия необходимо прикрытие кораблей и комплексов РЭБ, С-300(400,500). Высадка производится в безопасном (от ПЗРК) секторе.

Материалы по теме:
Искусство войны. Сунь-цзы. "Кроме того, нужно избегать некоторых тактических ситуаций и типов местности, а при случае поступать так, чтобы они стали преимуществами."
Оружие Третьей мировой войны - John S. Tompkins
Начало обсуждения
makulaturoman: Аэромобильные диверсанты. Концепция боевого транспортного летательного аппарата.
makulaturoman: Патрульно-разведовательные БЛА. Дирижабль-монокрыл. — средство перманентного мониторинга территории.
makulaturoman: Аналог "Калашникова" в авиации. Возможные перспективы развития оборонительно-наступательной авиации. — с использованием ближайших дорог в качестве ВПП.
Беспилотные управляемые аэростаты купить для военных тактических целей | ZALA AERO
ФАП «Требования к посадочным площадкам, расположенным на участке земли или акватории» - AEX.RU
Пособие по проектированию гражданских аэродромов (в развитие СНиП 2.05.08-85). Часть VII. Вертолетные станции, вертодромы и посадочные площадки для вертолетов, Пособие от 30 сентября 1983 года №2.05.08-85
РЛС Барсук
Радиолокационные станции разведки движущихся целей миллиметрового диапазона

купец

Концепция аэромобильных войск. Средства аэромобильности. 2/3

Концепция аэромобильных войск. Принцип расположения, взаимодействия. Средства наблюдения. 1/3
Концепция аэромобильных войск. Средства наземной мобильности и вооружения. 3/3

...

Для быстрой переброски на неподготовленные\условные места десанта, вооружения, боекомплекта, бронетехники, топлива, масла, медиков потребно применять соответствующий их массо-габаритным характеристикам и логистической целесообразности перечень авиатранспорта:

До 1,5 тонн:
Ка-226


Размеры салона
Длина 2350 мм
Ширина 1540 мм
Высота 1400 мм
Объем 5,4 м3


Ка-226Т

Collapse )



Ми-26ТЗ — вертолет-топливозаправщик с дополнительными баками для топлива емкостью 14040 л и смазочных материалов - емкостью 1040 л; снабжен оборудованием для одновременной заправки топливом четырех самолетов или 10 автомашин.

Расчетный расход авиатоплива, кг\час:

Важное замечение:
Следует отметить, что сегодня существует пробел между грузоподъемностями вертолетов 6–20 тонн и некоторое несоответствие кратностей (относительно массы перевозимой бронетехники). В СССР существовала линейка модификаций Ми-6, она и ликвидирует данный пробел.

Не исключается использование поршневых самолетов Ан-2МС (А-1ТВР-МС и А-2ТВР-БГ), но только как вспомогательный авиатранспорт для  сообщения между частями. ВПП выступает вертолетная площадка для Ми-26, но достаточной является размеров Ми-8.

Перспективы

Одним из технических критериев концепции выступает время, то есть скорость вертолетов. В ближайшем будущем планируется многие перспективные вертолеты оснастить поперченым винтом для повышения горизонтальной скорости. Речь идет о винтокрылах.
Перспективная разработка отечественной частной инициативы в данном направлении представлена сегодня моделью Rumas 15 (285 км\ч, техническая 320 км\ч), но есть к каким скоростям стремиться и далее. Из области настоящей фантастики конвертопланы разных масс, но с ними пока не все гладко, хоть и пишут красиво.

На мой взгляд, следует также уменьшить общую шумность вертолетов насколько это технически возможно без сильной потери необходимых качеств. В идеале до дальностей поражения ПЗРК.

Материалы по теме:
makulaturoman: Аэромобильные диверсанты. Концепция боевого транспортного летательного аппарата.
Многоцелевые вертолеты
Транспортные вертолеты
Расход топлива по некоторым типам отечественных и зарубежных воздушных судов
Полный каталог вертолетов компании "МДАэроГрупп"
купец

Концепция аэромобильных войск. Средства наземной мобильности и состав вооружения. 3/3

Концепция аэромобильных войск. Принцип расположения, взаимодействия. Средства наблюдения. 1/3
Концепция аэромобильных войск. Средства авиамобильности. 2/3

...

Вероятный спектр вооружения аэромобильных войск

Подходит использование старой схемы миномет\бк\мотоцикл:


Снайпер (расчёт) осуществляет передвижение на подобном эндуро:

Также данный мотоцикл подходит для медиков. Для перевозки раненых используется квадроцикл.

82 мм миномет 2Б24 в составе расчета из 2 человек с БК на мотовездеходе РМ 500 4х6 (г\п фаркопа 270 кг):
Состав изделия:
- 82-мм миномет 2Б24;
- мотовездеход РМ 500 4х6;
- грузовая платформа для перевозки боекомплекта.


Не исключается использование 120 мм миномета массой 335 кг, 2Б23 массой 514 кг или "Василек" с доработаным прицепом, позвляющим быстрое развертование (колея лафета 1245 мм равна ширине квадроцикла):

Боекомплект к миномету перевозится на отдельных сопутствующих квадроциклах. Расчет в этом случае состоит из нескольких квадроциклов. 56 выстрелов (120 мм) без ящиков весят около 900 кг.

Мобильные ПТРК, ПТУР, ПЗРК для гарантированного уничтожения тяжелой техники:

Collapse )
купец

КАЗ. Кумулятивный удар в плоскости.


В связи с обсуждием новодела "Армата" Т-14 стал интересен вопрос по активной доброневой защите танка и других средств поддержки. Толчком для рассуждений послужил "Заслон" (комплекс активной защиты).



Из представленного видео испытаний комплекса активной защиты можно сделать вывод о недостаточной силе\времени воздействия на снаряд, особенно это касается БОПС - подрыв незначительно изменил его траекторию, это говорит о легкости прохождения его к броне под другим углом к плоскости направленного взрыва.



Из приведенной схемы устройства "Заслона" можно видеть, что боеприпас при подрыве обладает широкой взрывной волной, которая и наносит боковой удар по снаряду, часть энергии передает и ГПЭ (готовые поражающие элементы).

Минусом из вышеописанной схемы воздействия на снаряд мне представляется недостаточность использования потенциала взрывчатого вещества. На мой взгляд, стоит применить кумулятивный эффект в виде более узкой взрывной волны и ударного ядра, воздействующее на снаряд.
Заряд взрывчатого вещества с ударником (облицовкой цилиндрической выемки) располагают на допустимом расстоянии (до 1 габарита танка) от предназначенного для разрушения снаряда. При инициировании заряда ВВ формируют линейный ударник, который газообразными продуктами детонации метнется в разрушаемый снаряд с определенной кинетической энергией. В результате динамического воздействия ударника в теле снаряда возникает зона высокого давления и происходит разрушение кристаллической структуры вещества. Следствием этого является механическое дробление вещества с последующим разлетом кусков от места удара.
Кумулятивным способом достигается большая скорость (2-3 км\с) по сравнению с осколками "Заслона" (не более 900 м\с) и более вероятное разрушение, охрупчение снаряда с потерей части кинетической энергии, либо его ранняя доброневая детонация.

Ниже предлагается схема усовершенствования мобильного комплекса, позволяющий устанавливать его на любую технику и стационарные объекты.
Расположение зарядов на защищаемом объекте зависит от направления кумулятивного контрудара. Слева на схеме представлен вид сверху, справа - вид сбоку.

Приблизительный вид ударно-кумулятивного заряда:


О системе инициирования зарядов:
На башне танка располагается 300 ГГц панорамная РЛС раннего обнаружения, которая при необходимых условиях включает основные боковые РЛС того же диапазона, далее система управления двух РЛС делает еще один замер скорости цели, при больших калибрах и достаточных скоростях дает сигнал на подрыв ближайшего к цели заряда с учетом необходимой задержки для встречи цели и кумулятивного ударного "ядра".

Об установке зарядов:
Необходимо учитывать угол между фокусом выемки кумулятивного заряда и бортом. Для этого потребуются точные измерительные приборы данные измерения которых необходимо передать на систему управления принятия решений на подрыв для РЛС. Каждые данные для машин индивидуальны и могут изменяться в процессе эксплуатации, если их крепление не надежно.

Об эффективности:
(0,002*(2500^2))/2 = 6250 Дж
(0,002*(900^2))/2 = 810 Дж


Виды кумулятивно-ударных боеприпасов для ближней защиты можно разделить условно на 3 типа: линейные, линейно-дуговые, линейно-кольцевые.
Схемы крепления для них различны, на рисунке выше представлена лишь для прямолинейных и кумулятивное ударное "ядро" будет соответствующей формы.

При использовании линейно-кумулятивных зарядов располагать их требуется в боковой проекции защищаемого объекта выемками наружу под углом к борту (45 градусов условно), как показано в выноске на рисунке выше (зеркально-симметрично). Это требуется для того, чтобы каждый заряд был предназначен для своего участка-борта и при инициации одного из них не мог пострадать другой от ударного ядра.
Дополнительно следует защитить достаточной полоской бронелиста и сами заряды от преждевременной детонации под действием детонационной волны одного из заряда.

При использовании дугового линейно-кумулятивного заряда следует учитывать секторальное расширение дабы не повредить выступающие части другого заряда или ствола.

Линейно-кольцевой заряд представляет собой торообразный аналог "Заслона" с облицовочной выемкой по периферии, но с большей концентрацией энергии более узкой плоскости.

Вышеописанный метод разумеется не дает абсолютной защиты, он лишь частично помогает танку или другой технике принять удар на основную броню (реактивную), лишая целостности атакующий кинетический снаряд и забирая у него часть этой энергии, а также искажая его траекторию,  угол вхождения в броню. Это стоит назвать вторым рубежом защиты, если исключить первый - дальний.
Такая защита может прикрепляться к противокумулятивным решеткам, экранам. Она может помочь от первых попаданий.

Данный концепт КАЗ позволительно совершенствовать, добавляя большее число ударно-кумулятивных зарядов. Ограничениями выступает расстояние между зарядами во избежании преждевременной детонации ближайшего заряда (для более направленного фронта взрывной волны в выносном элементе показана "фокусная линза"), минимально необходимая масса\энергия ударного ядра формируемая облицовкой, точность изготовления заряда, включающие временные поправки из-за разброса скоростей ударного ядра, которые еще зависят от температур, качества ВВ.
При достаточной точности возможно выбирать место удара у контратакуемых снарядов: для кумулятивных это облицовочная выемка, для БОПС это крайние места от центра масс.

Материалы по теме
Комплекс активной защиты Заслон
"Техника и вооружение 2015 02" - RuLit - Страница 9
Танк MCS XM1202: новые технологии | Армейский вестник

купец

Коммуникационный лаг. Проблема информационно-временной изоляции человечества.

Во время обсуждения одного из интереснейших постов alex_anpilogov в голову пришла мысль, касаемая далекого будущего человечества (или его потомков) — колонизации дальнего космоса.
Всем известное ограничение скорости распространения света в пространстве-времени накладывает дополнительное физическое ограничение на скорость коммуникации между отдельными анклавами колоний, а как следствие и скорости, раномерности развития.

Суть проблемы, названная пока коммуникационным лагом, проиллюстрирована следующим образом:
Градиент белого цвета показывает зависимость скорости распространения информации от расстояния (на сегодня (или навсегда) это скорость света) без учета объемов распространяемой информации и скорости ее обработки.

Земля-Луна (в масштабе):


По причине огромности Вселенной возникает еще одна проблема — дискретной передачи информации, связанная с незбежностью потери колонии по разным причинам:
В данном случае это условный срок в 10 млрд лет — это время жизни звезды, вокруг которой находится колония и в связи с ее гибелью колония вынуждена покинуть ее. Согласно представленной схеме трансляция информации источником завершилась около 11,5 млрд лет назад.

Согласно ОТО, СТО






Масштаб структуры Вселенной

Логарифмический масштаб Вселенной: от Солнечной системы до реликтового излучения (в альтернативной версии "невидимая плазма" (темная материя)).
Метагалактика представляет собой шар диаметром около 93 миллиардов световых лет.
Artist's logarithmic scale conception of the observable universe with the Solar System at the center, inner and outer planets, Kuiper belt, Oort cloud, Alpha Centauri, Perseus Arm, Milky Way galaxy, Andromeda galaxy, nearby galaxies, Cosmic Web, Cosmic microwave radiation and Big Bang's invisible plasma on the edge.

Условный пример

 В "шаре" Вселенной диаметром 93 млрд свет. лет 9 колоний, расположенных на равных расстояниях, вдоль условной прямой, проходящей через условный центр никогда не получат информацию от первоисточника, если срок их ожидания 10 млрд лет.
Исключением является ближайшие между собой новая и старая колонии на этих расстояниях.
[Длинная картинка]




Следствие:

  1. Невозможность быстрой (ответной) коммуникации между дальними колониями. Утверждение коррелирует также и с пунктом 3, в плане скорости развития.

  2. Характер космической экспансии. Основная тенденция - ограниченная экспансия на близкорасположенные между собой скопления звезд.

  3. Чтение "наскальных рисунков" старых колоний новыми колониями. Устаревание информации очень отдаленных колоний. Это, как мне представляется сейчас, связано с высокой скоростью развития человечества.

  4. Необходимость "изобретения колес" - является прямым следствием из пункта 3.

  5. Невозможность "Великого обобщения".

  6. Разношерстность колоний - развитие в ту или иную сторону в культурно-цивилизационных смыслах, но схожесть с ближлежайшими.

  7. "Вавилонизация". Необходимость билингвизации человечества, с неоднородным устареванием среди колоний основого языка коммуникации между дальними колониями. Деление на "местный и общий".

Может быть этот коммуникационный лаг следует отнести к четвёртому "информационному барьеру", если следовать соответствующей концепции академика Глушкова. Это уложилось бы и в третий, но тут существенную роль играет иное обстоятельство, нежели производительность.
Возможно это метафизическо-материалистическое заблуждение.

Материалы по теме:

Информационный барьер — Википедия
Масштабы вселенной - 5 Октября 2013 - Земля - Хроники жизни
Метагалактика — Википедия
Крупномасштабная структура Вселенной — Википедия
Красное смещение — Википедия
Космологическое красное смещение — Википедия
Обобщение понятий — Википедия
Медленные медиа — Википедия
Информационная перегрузка — Википедия
Информационная энтропия — Википедия
Меметика — Википедия
Эволюционные алгоритмы — Википедия
Цепь Маркова — Википедия
Множественное открытие — Википедия
Повторения научных открытий в контексте идей исторической эпистемологии
Фрактал — Википедия
Эффект Матфея — Википедия
Закон Стиглера — Википедия

От Большого взрыва — к Космическому телескопу имени Джеймса Вебба и новым Нобелевским премиям
купец

Индивидуальный баллистический сигнализатор. Развитие системы артиллерийских РЛС.



В посте о патрульно-разведовательных БПЛА-дирижаблях было высказано предложение об инструментарии получения информации об обстановке на участке фронта. Первое упоминание об артиллерийских РЛС можно встретить от 1957 года.
Здесь же предлагаю рассуждение о способе информирования непосредственных участников боевых действий.

Данная концепция подразумевает наличие приемопередающих радиостанций (гарнитуры) у членов расчета - потенциальной цели противника. Способ приемопередачи осуществляется малозаметным для радоиэфира противника образом (намеренно не описываю).

Архиважные аспекты:

  • Скорость информирования об изменении обстановки.

  • Помощь непосредственно в бою.

  • Индивидуальная звуковая индикация в динамик, дающая интуитивное понимания о калибре снаряда/мины (по высоте звука), его скорости (времени изменения ритма) и времени до приземления (ритм изменяемый каждые 0,5 с). При нескольких снарядах/минах накладывается эффект хорус с соответственной задержкой времени.


Базой для рассматриваемого комплекса может служить 1Л271 «Аистенок».



Но представляется интересным вариант с разведенным приемником и передатчиком. В этом имеется свое преимущество: можно поставить меньшее число передатчиков, увеличив их мощность и сохранив число приемников находящихся у расчетов.
О поглощении. Самое большое значение в уменьшении сигнала имеет дальность. Ослабление пропорционально квадрату расстояния в одном направлении. При отражении - четвертой степени расстояния. Следовательно, приемники следует располагать ближе к месту пролета снаряда.

Сигнализация осуществляется лишь для выбранной области, которая попадает под конечную часть траектории снаряда\мины и ее калибр (расчет для гарантированного 50% поражения фугасным снарядом).

Имеется некоторый недостаток: в автоматическом режиме практически невозможно учесть момент в который произойдет детонация снаряда (при воздушном подрыве). Это выясняется практическим путем по высоте подрыва, если снаряды не унифицированы и учитывается в сигнализации.

Лишние 0,5 секунд дают время для того чтобы лечь. 5-10 секунд дают время найти более подходящее место для укрытия.
При такой осведомленности о воздушной обстановке сокращается количество жертв и появляются временные "окна" для пехотных маневров под артиллерийским огнем.

Список источников:
ГСКБ Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина ОАО - Артиллерийская радиолокационная станция обнаружения минометов «АРСОМ»
Радиолокационный комплекс разведки и контроля стрельбы 1Л271 «Аистенок»
Бистатическая радиолокация против астероидов
Обнаружение “Стелс”: шведский след
РТС-1205_Расчет_ЭПР_ракет_для_различных_бистатических_углов.pdf
ПРОБЛЕМЫ ПОИСКА МАЛОРАЗМЕРНЫХ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЦЕЛЕЙ РЛС С НЕКОГЕРЕНТНЫМИ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКАМИ
Скан 1, Скан 2
Опыт украинского конфликта. Использование Zello (интернет-рация) в качестве предупреждения об артобстрелах. (видео с 4:00)